無人駕駛巴士 廣州日報(bào)全媒體記者陳憂子 攝

文遠(yuǎn)知行推出的多種無人駕駛產(chǎn)品 廣州日報(bào)全媒體記者陳憂子 攝

作為國際科技創(chuàng)新中心的重要承載地，廣州自動駕駛企業(yè)正引領(lǐng)著世界的風(fēng)潮。北京時(shí)間11月27日晚，廣州自動駕駛公司小馬智行在納斯達(dá)克掛牌上市，成為今年以來美股自動駕駛領(lǐng)域最大規(guī)模的IPO。而就在1個(gè)多月前的10月25日，廣州自動駕駛企業(yè)文遠(yuǎn)知行WeRide就已登陸納斯達(dá)克，成為全球通用自動駕駛第一股、全球Robotaxi第一股。

生物島、閱江路、南沙區(qū)、科學(xué)城……自動駕駛車輛如今在廣州已隨處可見，漸漸成為市民生活的一部分。自動駕駛是如何實(shí)現(xiàn)的？它利用了哪些科學(xué)技術(shù)？如何保障自動駕駛車輛快速、安全地行駛？本期《科技周刊》，記者來到文遠(yuǎn)知行全球總部，一探自動駕駛背后的科技奧秘。

三大模塊兩大系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動駕駛

無需人為操控，自動駕駛到底如何實(shí)現(xiàn)？

文遠(yuǎn)知行產(chǎn)品交付工程師游越告訴記者，公司自2017年成立以來，一直在探索深度學(xué)習(xí)在自動駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用，其核心競爭力就是開發(fā)了“WeRide One自動駕駛通用技術(shù)平臺”。該技術(shù)平臺致力于實(shí)現(xiàn)車輛在城市開放道路上全場景、全天候的自動駕駛，并且具備不斷學(xué)習(xí)、自我成長的能力。而具體到運(yùn)營車輛，通常需要環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、決策控制三個(gè)模塊以及通信系統(tǒng)、冗余系統(tǒng)等來實(shí)現(xiàn)車輛的自動行駛。

環(huán)境感知模塊主要依靠攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、麥克風(fēng)、收音機(jī)等傳感器收集車輛周圍的環(huán)境信息，包括路況、行人、車輛、交通信號燈、地面標(biāo)線等，這些硬件設(shè)備各司其職，相當(dāng)于人的眼耳口鼻。

路徑規(guī)劃模塊則相對簡單，主要負(fù)責(zé)告訴車輛此行的目的地，路線該怎么走。

決策規(guī)劃模塊由各個(gè)計(jì)算單元組成，包括CPU、GPU以及各類AI專用的加速處理器，它如同人的大腦，依靠環(huán)境感知模塊獲得的信息作出車輛的具體行駛決策。比如我們遇到一輛慢速行駛的車輛，是選擇變道超車，還是選擇不變道并降低車速。遇到行人，是讓人先過，還是可以在他前面過。當(dāng)然，作出這些決策，還需依靠很多最新的人工智能算法，經(jīng)過軟硬件的精密配合后，才能夠處理環(huán)境的感知信息，讓車輛自如、安全、平順地在路面上行駛。

除了車輛本身所載的重要模塊，自動駕駛車輛還需配備通信系統(tǒng)。通信的一種類型是端到云，指的是地面車輛接受云端控制中心的指令。比如，自動駕駛出租車要想接到訂單，就需要跟互聯(lián)網(wǎng)連接起來，車輛上的監(jiān)控系統(tǒng)，也需要連接云端，以應(yīng)對突發(fā)狀況。

另一種通信類型則是端到端。主要指車輛之間的交互以及車輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施或行人之間的交互。依靠這些通信交互，自動駕駛車輛可以實(shí)現(xiàn)超視距感知，車輛還沒有到路口，就可以通過無線信號，知道路口大概是什么情況，以及如果按目前行駛速度，到達(dá)路口時(shí)，交通信號燈會是什么顏色，甚至是路面上有哪些障礙物，都能在超視距的情況下提前獲得。

此外，目前L4級別的自動駕駛車輛都會配有冗余系統(tǒng)，比如擁有多個(gè)攝像頭和雷達(dá)。對于雷達(dá)來說，它們其實(shí)已能看到絕大多數(shù)的障礙物，但攝像頭還能識別出更細(xì)小或不太常見的障礙物。盡管多個(gè)雷達(dá)、攝像頭的功能重復(fù)、視角重疊，但可以進(jìn)一步保障自動駕駛車輛的安全，不會因?yàn)橐粌蓚€(gè)設(shè)備損壞，導(dǎo)致自動駕駛失效。

自動駕駛也要“打怪升級”

輔助駕駛

L1主要指車輛具有巡航定速功能，人在駕駛時(shí)可以“脫腳”，不用踩油門、剎車，車輛可以幫助控制車速，但是手還需要操控方向盤，眼睛還要看路況。

L2指車輛可以在L1級輔助駕駛基礎(chǔ)上進(jìn)行自適應(yīng)巡航，比如能夠識別馬路上的車道線，自主進(jìn)行變道，從而不用手打方向盤，真正實(shí)現(xiàn)“脫手”的操控。

L3指車輛可以在L2級的基礎(chǔ)上，更加精細(xì)地實(shí)現(xiàn)自主變道、上下匝道等行為，實(shí)現(xiàn)“脫眼”駕駛。目前，很多新量產(chǎn)的車輛都已具有L3級別輔助駕駛功能，但是L3有時(shí)還需要駕駛員去監(jiān)控車輛的行為，比如落葉、大霧等意外情況遮擋了道路的車道線時(shí)。

自動駕駛

L4級別是指有條件的自動駕駛。游越介紹:“在符合條件的駕駛區(qū)域內(nèi)，當(dāng)我們坐在一輛L4級別的車輛上，并不需要進(jìn)行任何駕駛行為，就和平時(shí)我們坐公交或者的士一樣，不需要為駕駛操心，也不需要監(jiān)控車輛的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)‘脫腦’坐車，無論有什么情況，車輛都能自己處理?！?/p>

L5則是實(shí)現(xiàn)全面的自動駕駛，不論道路上有沒有車道線、紅綠燈，無論是鄉(xiāng)村小道還是盤山公路，只要是真人駕駛員可以開的路，自動駕駛車輛都能自己開。

游越介紹，國際汽車協(xié)會將車輛的自動駕駛等級分為L1~L5五等，L3級以下主要為輔助駕駛，只有L4級以上才是真正意義上的自動駕駛。目前，L5級自動駕駛還是人類都在爭取實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。文遠(yuǎn)知行、小馬智行等頂尖的自動駕駛企業(yè)已實(shí)現(xiàn)L4級自動駕駛。

“自動駕駛的每級躍升，都意味著車輛的ODD范圍更廣?！庇卧浇榻B，ODD的全稱是“Operational Design Domain”，它是自動駕駛系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵概念 ，主要指自動駕駛系統(tǒng)運(yùn)行的前提條件和適用范圍，這些條件包括道路類型、行駛區(qū)域、速度限制、環(huán)境因素等。只有在滿足所有這些條件的情況下，自動駕駛系統(tǒng)才能確保穩(wěn)定運(yùn)行。

游越介紹，要實(shí)現(xiàn)L4向L5級自動駕駛的跨越，車輛還需要在場景理解能力和快速決策能力上進(jìn)一步提升，如人腦一樣可以應(yīng)對各類場景，“有一些場景，比如突然在道路上看到前方有輛車在拖著一個(gè)房子走，自動駕駛車輛可能會理解不了，應(yīng)對這些場景，都需要人工智能的大數(shù)據(jù)喂養(yǎng)和算力、算法上的進(jìn)一步提升?！?/p>

自動駕駛領(lǐng)航萬億級智車之城

廣州是國內(nèi)探索自動駕駛起步最早的城市之一，豐富的道路測試場景為智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用示范運(yùn)營提供了良好的環(huán)境，前瞻性布局和開放政策，也為廣州在自動駕駛領(lǐng)域創(chuàng)下多個(gè)第一。

早在2018年，廣州市就開始布局智能網(wǎng)聯(lián)汽車，先后出臺了道路測試、示范應(yīng)用和示范運(yùn)營相關(guān)的政策和標(biāo)準(zhǔn)，逐步開放城市道路。此外，廣州還是國內(nèi)第一個(gè)發(fā)放載客測試牌照、第一個(gè)在中心城區(qū)主干道開展道路測試、第一個(gè)向自動駕駛研發(fā)企業(yè)發(fā)放道路運(yùn)輸經(jīng)營牌照、第一個(gè)自動駕駛出租車開展商業(yè)化示范運(yùn)營的城市。

廣州市交通運(yùn)輸局公布的數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過這幾年發(fā)展，廣州已累計(jì)開放827條測試道路，包括南沙港快速全段、從埔高速一期2條高快速及南沙區(qū)全域等，單向里程約1666公里，涉及6個(gè)行政區(qū)，分別是海珠、白云、黃埔、花都、番禺和南沙。

目前，有15家企業(yè)在廣州市開展不同級別的道路測試和載客、載貨、編隊(duì)、遠(yuǎn)程等L3、L4高級別測試活動。未來，廣州智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)將加速飛馳，奮力邁向萬億級“智車之城”。

應(yīng)對突發(fā)狀況能力已超老司機(jī)

“在處理‘鬼探頭’這類極端場景時(shí)，自動駕駛車輛的反應(yīng)速度其實(shí)已比人快很多，一個(gè)經(jīng)驗(yàn)老到的司機(jī)，即使在身體狀態(tài)很好的情況下，遇到緊急狀況作出反應(yīng)的時(shí)間至少也要0.4秒，我們的算法比人類反應(yīng)更快，特別是在光線環(huán)境一般的情況下?！?/p>

安全永遠(yuǎn)是自動駕駛繞不開的話題。

自動駕駛車輛如何應(yīng)對“鬼探頭”等老司機(jī)都唯恐避之不及的情況？游越表示:“盡管這類極端場景發(fā)生頻率并不特別高，但這些場景都會被系統(tǒng)切片收集下來，用于車輛的深度學(xué)習(xí)，每次公司發(fā)布新算法，我們就會讓車輛在仿真環(huán)境下再把這些極端場景跑一遍，以確保車輛系統(tǒng)的安全性。此外，我們還不斷地仿真各類極端場景，比如仿真出兩個(gè)小孩子以比較快的速度沖出來，測試我們的算法在控制車輛時(shí)能不能處理這樣的緊急狀況，還有沒有進(jìn)一步的優(yōu)化空間等?！?/p>

游越介紹，目前文遠(yuǎn)知行在全世界落地的城市中，還沒有發(fā)生一起主責(zé)事故，“在處理‘鬼探頭’這類極端場景時(shí)，自動駕駛車輛的反應(yīng)速度其實(shí)已比人快很多，一個(gè)經(jīng)驗(yàn)老到的司機(jī)，即使在身體狀態(tài)很好的情況下，遇到緊急狀況作出反應(yīng)的時(shí)間至少也要0.4秒，我們的算法比人類反應(yīng)更快，特別是在光線環(huán)境一般的情況下。目前，已經(jīng)有很多人在黃埔區(qū)等地用APP打過我們的L4級別自動駕駛的士，乘客普遍反饋目前車輛的駕駛水平已經(jīng)像是一位有5~9年駕齡的老司機(jī)?！?/p>

車輛行駛在路上，遇到深坑或障礙物時(shí)，該如何作出決策保障行駛安全？游越介紹:“目前，我們的算法會對地面坑洞、落葉、水管、塑料袋等障礙物全部進(jìn)行分類，然后分析其‘可軋’屬性，比如落葉，我們就能讓車輛從上面軋過，而對于大型坑洞，我們能讓車輛從旁繞過，總體來說，我們對于這些場景已處理得相當(dāng)不錯(cuò)。”

從出租車到貨車都已落地應(yīng)用

如今，隨著無人駕駛技術(shù)的逐漸成熟，各類應(yīng)用場景和產(chǎn)品正如雨后春筍般涌現(xiàn)。

2018年12月，廣州自動駕駛企業(yè)小馬智行推出中國首個(gè)自動駕駛出行服務(wù)，并從廣州開始，逐漸向更多城市鋪開。

當(dāng)前，該公司運(yùn)營著一支有250多輛Robotaxi的車隊(duì)，已成為中國首個(gè)在北京、上海、廣州、深圳四大一線城市均取得無人駕駛出行服務(wù)許可的公司。截至目前，其Robotaxi自動駕駛路測里程已累計(jì)超3350萬公里，其中包括近400萬公里無人化測試?yán)锍獭?/p>

游越告訴記者，目前文遠(yuǎn)知行在自動駕駛領(lǐng)域已經(jīng)開發(fā)出自動駕駛出租車、自動駕駛小巴(Robobus)、自動駕駛貨運(yùn)車(Robovan)、自動駕駛環(huán)衛(wèi)車(Robosweeper)以及高階智能駕駛(Advanced Driving Solution)5款產(chǎn)品。這些產(chǎn)品的全球首次落地均發(fā)生在廣州。

出租車領(lǐng)域，公司于2019年11月在廣州推出中國首個(gè)開放道路自動駕駛出租車商業(yè)化收費(fèi)運(yùn)營服務(wù)，覆蓋廣州黃埔區(qū)約144平方公里的城市公開道路，迄今已積累超1800天安全運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)。

小巴領(lǐng)域，2022年1月，公司正式在生物島對外開放運(yùn)營全無人駕駛小巴。隨后，公司與廣州公交集團(tuán)合作，拓展了多條無人駕駛小巴運(yùn)營線路，其中還包括BRT夏園站至BRT文園站線路，這也是全國首個(gè)BRT自動駕駛公交線路。

環(huán)衛(wèi)車領(lǐng)域，2022年9月1日，公司自動駕駛環(huán)衛(wèi)車首次在生物島正式開啟中國首個(gè)L4級公開商業(yè)運(yùn)營的自動駕駛環(huán)衛(wèi)項(xiàng)目。

貨運(yùn)物流領(lǐng)域，2024年5月22日，公司自動駕駛貨運(yùn)車獲準(zhǔn)在廣州市開展自動駕駛城市貨運(yùn)車“純無人測試”及“載貨測試”。目前已與多家中國知名物流企業(yè)合作，在廣州國際生物島落地自動駕駛城市貨運(yùn)商業(yè)化運(yùn)營試點(diǎn)，試點(diǎn)期間每日承運(yùn)貨物超50000件。

科學(xué)家解前沿

華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車工程系主任趙克剛

自動駕駛將在虛實(shí)結(jié)合測試中不斷提高安全性

趙克剛告訴記者，當(dāng)前，自動駕駛已是學(xué)院的重要科研領(lǐng)域，自動駕駛并非單獨(dú)某項(xiàng)技術(shù)，而是包含各項(xiàng)技術(shù)的系統(tǒng)總成。學(xué)院有多位老師從事汽車規(guī)劃與控制方向以及汽車感知和地圖定位方向的科研工作，“我們正在做感知決策、控制、電子電器等方面技術(shù)的集成，形成一套完整的自動駕駛解決方案，同時(shí)依托與廣汽等企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目進(jìn)行落地實(shí)驗(yàn)和科研推進(jìn)?！?/p>

趙克剛認(rèn)為，目前，自動駕駛汽車已進(jìn)入商業(yè)化推廣的新階段，“我們正努力在虛擬環(huán)境中測試并解決自動駕駛安全領(lǐng)域的‘長尾效應(yīng)’，解決安全問題和系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化問題。目前，盡管自動駕駛車輛的測試?yán)锍桃呀?jīng)很長，但受到相關(guān)法律限制，一些人流密集的道路口和危險(xiǎn)路段并未向自動駕駛汽車開放，這也讓道路測試數(shù)據(jù)存在漏洞和不足，因此我們需要利用現(xiàn)有的交通信息、統(tǒng)計(jì)手段模擬出仿真測試條件，幫助汽車的自動駕駛系統(tǒng)進(jìn)行虛實(shí)結(jié)合的測試。”

趙克剛介紹，學(xué)校團(tuán)隊(duì)剛剛參加了“2024虛實(shí)融合自動駕駛實(shí)車挑戰(zhàn)賽”，并獲得了全國第二名的好成績，“在汽車領(lǐng)域，廣州擁有良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。另外，廣州的道路情況比較豐富，因此我們希望廣州相關(guān)企業(yè)和相關(guān)部門能共同組建一套自動駕駛的數(shù)據(jù)測試資源庫，這將是廣州市未來發(fā)展自動駕駛汽車，奮力邁向萬億級‘智車之城’的重要優(yōu)勢?！?/p>